ЕГЭ 2017. Физика. 30 вариантов. Вариант 9. Решение (стр. 2 )

то есть совершенная газом (или над газом) работа равна изменению его внутренней энергии, то есть

A=1500 Дж.

Ответ: 1500.

Задание 11. В понедельник и вторник температура воздуха была одинаковой. Парциальное давление водяного пара в атмосфере в понедельник было меньше, чем во вторник.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1) Плотность водяных паров, содержащихся в воздухе, в понедельник была меньше, чем во вторник.

2) Относительная влажность воздуха в понедельник была меньше, чем во вторник.

3) Концентрация молекул водяного пара в воздухе в понедельник и вторник была одинаковой.

4) Давление насыщенных водяных паров в понедельник было больше, чем во вторник.

5) Масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха, в понедельник была больше, чем во вторник.

Решение.

1) Парциальное давление водяного пара – это давление этого отдельно взятого пара в атмосфере. Так как в понедельник это давление было меньше, чем во вторник, а температура оставалась постоянной, то плотность водяного пара в понедельник была меньше, чем во вторник.

2) Относительная влажность воздуха определяется как

,

где p – парциальное давление водяного пара; - давление насыщенного пара (табличная величина, зависящая только от температуры). Так как давление p в понедельник было меньше, чем во вторник, а давление насыщенного пара оставалось неизменным (температура не менялась), то относительная влажность в понедельник была меньше, чем во вторник.

3) Концентрация молекул пара при постоянной температуре пропорциональна давлению пара, следовательно, в понедельник концентрация была меньше.

4) Давление насыщенных паров было одинаковым в оба дня, так как температура не менялась.

5) Так как концентрация молекул водяного пара в понедельник была меньше, чем во вторник, следовательно, масса этого пара была меньше, чем во вторник.

Ответ: 12.

Задание 12. На рисунках приведены графики А и Б двух процессов: 1-2 и 3-4, — происходящих с 1 моль гелия. Графики построены в координатах V-T и p-V, где р — давление; V — объём и Т — абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.

ГРАФИКИ

УТВЕРЖДЕНИЯ 1) Над газом совершают работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается. 2) Над газом совершают работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты. 3) Газ получает положительное количество теплоты и совершает работу. 4) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.

Решение.

На графике А изображен процесс с постоянным объемом и увеличивающейся температурой.

На графике Б имеет место линейная зависимость между давлением и объемом вида , где - угловой коэффициент. Тогда из уравнения Менделеева-Клайперона для состояния газа в точках 3 и 4 имеем:

И так как , то температура , то есть температура уменьшается.

1) Над газом совершают работу, то есть объем газа должен уменьшаться. Внутренняя энергия газа увеличивается, значит, температура газа должна также увеличиваться. Этому не соответствует ни один из графиков.

2) Над газом совершают работу и газ отдаёт положительное количество теплоты. На рисунке Б видим, что при уменьшении объема газа (над ним совершили работу) температура газа также уменьшается (он отдает тепло). Подходит.

3) Газ получает положительное количество теплоты, то есть его температура увеличивается, и газ совершает работу, то есть его объем увеличивается. Этим условиям не соответствует ни один из графиков.

4) Газ получает положительное количество теплоты, то есть его температура увеличивается, при этом его внутренняя энергия увеличивается. Это график под буквой А.

Ответ: 42.

Задание 13. На протон р, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, со стороны магнитного поля, вектор индукции В которого направлен горизонтально (см. рисунок), действует сила Лоренца F. Куда направлена (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) скорость протона v, если известно, что она перпендикулярна вектору В? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. В соответствии с этим правилом получаем, что условное направление тока будет направлено к наблюдателю. Так как правило левой руки было разработано для тока, идущего от «+» к «-», то движение протона будет совпадать с направлением этого тока (протонного тока), то есть он будет двигаться к наблюдателю.

Ответ: к наблюдателю.

Задание 14. В цепи из двух одинаковых последовательно включённых резисторов за час выделяется количество теплоты, равное 200 Дж. Какое количество теплоты будет выделяться за час в цепи, в которой количество резисторов и подводимое к ним напряжение увеличено в 3 раза?

Решение.

При последовательном соединении резисторов общее сопротивление участка цепи равно сумме этих сопротивлений, то есть R=R1+R2. Тогда в соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество выделяемой теплоты, равно

.

Если напряжение U и сопротивление R увеличить в 3 раза, то количество теплоты

увеличится в 3 раза и станет равно

Дж.

Ответ: 600.

Задание 15. Какому из предметов 1-4 соответствует изображение АВ в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?

Решение.

Фокусное расстояние – это точка F, в которой пересекаются параллельно идущие лучи на вход линзы (см. как пример красная линия на рисунке ниже).

Вершина (точка B) формируется лучом, проходящего через нее и фокусное расстояние F. Тогда на входе линзы этот луч будет идти параллельно главной оптической оси линзы. Из рисунка видно, что красная линия соответствует предмету 1, которому соответствует изображение AB.

Ответ: 1.

Задание 16. Школьник, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света (см. рисунок). Для этого он направил узкий пучок света на стеклянную пластину. Пользуясь приведённой таблицей, выберите из приведённого ниже списка два правильных утверждения и укажите их номера.

угол a	20°	40°	50°	70°
sin a	0,34	0,64	0,78	0,94

1) Угол падения равен 20°.

2) Показатель преломления стекла примерно равен 1,22.

3) Угол преломления равен 50°.

4) В воздухе скорость света больше, чем в стекле.

5) Угол отражения равен 70°.

Решение.

1) Из рисунка видно, что цена одного деления равна 5°. Падающий луч захватывает четыре цены деления, то есть 20°. Угол падения – это угол между нормалью и лучом. Этот угол равен 90°-20°=70°.

2) Показатель преломления можно вычислить как отношение синуса падающего угла к синусу преломленного угла. Из таблицы видно, что синус падающего угла равен 0,94, а синус преломленного угла (для 40°) 0,64. Тогда показатель преломления стекла равен

.

3) Из рисунка видно, что угол преломления равен 40° (относительно нормали – в данном случае вертикальная линия).

4) Воздух более разреженная среда, чем стекло. Соответственно, скорость света в разреженной среде выше, чем в более плотной, то есть в стекле она будет ниже, чем в воздухе.

5) Угол падения равен углу отражения, то есть 70°.

Ответ: 45.

Задание 17. Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью а-частица, радиус окружности и частота обращения а-частицы по сравнению с протоном должны:

1) увеличиться

2) уменьшиться

3) не измениться

Решение.

На заряженную частицу (протон) со стороны магнитного поля действует сила Лоренца , где q – заряд частицы; v – скорость частицы; B – напряженность магнитного поля. Так как протон движется по окружности, то магнитное поле направлено перпендикулярно его движению, то есть и сила Лоренца в данном случае запишется в виде

.

В соответствии со вторым законом Ньютона, силу Лоренца также можно записать как

,